3.1.2. Определение требуемого числа свай.

Расчет фундамента по оси А (ленточный фундамент).

n=N_I/(P_св- 8∙d²∙h∙γ_б),

гдеN_I=420,74кН - расчётная нагрузка на фундамент по I-му предельному состоянию,

d-сторона сваи;

h - высота ростверка и надростверговой конструкции подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N_I;

γ_б- удельный вес бетона и грунта над ростверком, принимается равным 20 кН/м³;

n=420,74/(1253.47 - 8∙ ∙2.2∙20)=0.34 свай/пог.м.

Расстояние между сваями

a=1/0.34=2.94 м

Принимаем расстояние между сваями a = 6d = 1.8 м. Следовательно количество свай на 1 пог.м n = 1/a = 1/1.8 = 0.55 свай/пог.м.

Расстояние между сваями принимаем из условия 3d<a<6d, 0,9м<1,2м <1,8 м при однорядном расположении свай. Расстояние от края сваи до края ростверка принимаем равным 0.35м. Ширина ростверка 1 м.

Проверка условия расчета одиночной сваи по 1 предельному состоянию.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле:

F=N_I+1.2(Q+G)/n≤P_св,

где Q-общий вес ростверка и надростверковой конструкции;

G-общий вес пригрузки грунтом и полом подвала ростверка;

n-количество свай

-Вес ростверка и надростверковой конструкции: Q_p=0.8х0.4х1х24+0.6х0.6х1х3х22=31.44 кН

-Нормативная нагрузка от веса грунта на поверхности ростверка:

G_гр= V_гр∙γ_ср =0.36∙0.2∙1∙17.69=1.27 кН

γ_ср

F=420,74+1.2(31.74+1.27)/0.55=835.66 кН

F= 835.36 < Р_св= 1253.47кН

Расчет фундамента по оси Б (столбчатый фундамент).

n=N_I/(P_св- 8∙d²∙h∙γ_б),

гдеN_I=1237,6кН - расчётная нагрузка на фундамент по I-му предельному состоянию,

d-сторона сваи;

h - высота ростверка и надростверговой конструкции подземной конструкции, нагрузка от которых не вошла в расчет при определении N_I;

γ_б- удельный вес бетона и грунта над ростверком, принимается равным 20 кН/м³;

n=1237,6/(1206.8 - 8∙ ∙3.1∙20)=1.02 сваи

Количество свай округляем до целого числа n = 2

Расстояние между сваями принимаем равным 3d. Расстояние от края сваи до края ростверка 0.1м. Тогда ширина b и длина l квадратного монолитного ростверка будут равны:

b = l = 2 х 0.15 + 2 х 0.1 + 0.9 = 1.4м

Проверка условия расчета одиночной сваи по 1 предельному состоянию.

Определяем фактическую нагрузку, приходящуюся на одну сваю, по формуле:

F=N_I+1.2(Q+G)/n≤P_св,

где Q-общий вес ростверка и надростверковой конструкции;

G-общий вес пригрузки грунтом и полом подвала ростверка;

n-количество свай

-Вес ростверка и надростверковой конструкции: Q_p=(1.4²х0.4+1.2²х0.9+0.4²х2.8)х24+0.4х1.2х22=71.23 кН

-Нормативная нагрузка от веса грунта на поверхности ростверка:

G_гр= 0 кН

F=1237,6+1.2(71.23+0)/2=661.54 кН

F= 661.54 < Р_св= 1206.8 кН

3.2. Расчет свайного фундамента по II – ому предельному состоянию.

Расчет фундамента по оси А (ленточный фундамент).

Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия p≤R

Площадь условного ленточного фундамента:

А_усл = b_усл х 1 пог.м = b_усл = с_р + 2 +2l_свtg = 0.3+2х8.4х0.1=1.98 м

Угол распределения нагрузки от сваи на грунт α_сропределяется по формуле:

,

где φ_i и h_i – угол внутреннего трения и толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (необходимо учитывать, что в работе сваи принимают участие только грунты, имеющие расчетное сопротивление)

Определим длину и ширину условного фундамента по формуле

Тогда площадь условного фундамента:

A_усл=1.98∙1 = 1.98 (м²)

Объемы условного фундамента ,всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

-Объём условного свайного фундамента:V= A_усл∙h_усл=1.98∙10.5=20.79 (м³)

-Объём ростверка:V_р=0.8 ∙0.4∙1=0.32 (м³)

- Объем сваи:V_св=0.3²∙7.2=0.648 (м³)

- Объем сваи, погруженной в воду: V_св=0.3²∙1.2=0.108 (м3)

- Объем части стены подвала, расположенной ниже DL:V_чсп=0.6∙1.8∙1=1.08 (м³)

- Объем части пола подвала:V_пп=0.7 ∙1∙0.2=0.14 (м³)

-Объем части подвала, примыкающей к стене:V_чп=1.8∙0.7∙1 =1.26(м³)

- Грунта:V_гр.усл=V_усл-V_св-V_р-V_чсп-V_пп-V_чп =20.79-0.32-0.756-1.08-0.14-1.26=17.234(м³)

Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- Ростверка:Q_p= V_р∙γ_жб =0.4∙24=9.6 кН

-Свай:Q_св= (V_св∙γжб+V_св х γжб_взв) х n=(0.648х24+0.108х14)x0.55=9.39 кН

-Грунта в объеме условного фундамента:G_гр,усл= V_гр.усл∙γ_ср=17.234х21.13=364.15 кН

Нагрузки от конструктивных элементов свайного фундамента над поверхностью условного фундамента:

-Вес надростверковой конструкции: Q_p=0.8х0.4х1х24+(0.6х0.6х1х3+0.3х0.6х1)х22=35.4 кН

Среднее вертикальное давление Р под подошвой фундамента:

P=(376,6+9.6+9.39+364.15+35.4)/2=397.57кН

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяем по формуле:

где: γ_с1 и γ_с2 -коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием.

Коэффициент γ_с1зависит от вида грунта, лежащего в основании здания. В нашем случае рабочий слой представлен песком крупным, γ_с1=1.4

Коэффициент γ_с2 зависит от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента и от отношения длины здания или его отсека L к его высоте Н, а также от жесткости здания, γ_с2=1.0

k- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,прочностные характеристики грунта(φ_II и С_II) определены по результатам непосредственных испытаний грунтов ;

M_γ, M_q, M_c - коэффициенты принимаемые по табл.4 СНиПа в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ_II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. “рабочего слоя”

φ_II=34⁰M_γ=1.55, M_q=7.22

k_z- коэффициент, принимаемый равным 1 при ширине фундамента b<10м.

b- ширина подошвы словного фундамента, м.

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м. В нашем случае d = 2.2 м.

γ'_II - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента :

где h₁ и h₂ - мощности вышележащих слоев.

γ_II –удельный вес грунта, залегающего ниже отметки подошвы фундамента:

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего ниже под подошвой фундамента, кПа.

d₁- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м.

где:

h_s - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м.

h_cf- толщина конструкции пола подвала, м.

γ_cf - расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала,22 кН/м3

d_b- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.

P=397.57 ≤R=2232.45–условие выполняется

Расчет фундамента по оси Б (столбчатый фундамент).

Определение среднего вертикального давления под подошвой условного фундамента и проверка выполнения условия p≤R

Площадь условного ленточного фундамента:

А_усл = b_усл х 1 пог.м = b_усл = с_р + 2 +2l_свtg = 0.9+0.3+2х7.4х0.085=2.458 м

Угол распределения нагрузки от сваи на грунт α_сропределяется по формуле:

,

где φ_i и h_i – угол внутреннего трения и толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи (необходимо учитывать, что в работе сваи принимают участие только грунты, имеющие расчетное сопротивление)

Определим длину и ширину условного фундамента по формуле

Тогда площадь условного фундамента:

A_усл= A_усл² = 6.04 (м²)

Объемы условного фундамента ,всех входящих в него конструктивных элементов и грунта:

-Объём условного свайного фундамента:V= A_усл∙h_усл=6.04∙10.5=63.42 (м³)

-Объём ростверка:V_р=1.4∙1.4∙0.4=0.392 (м³)

- Объем сваи:V_св=0.3²∙6.2 х 2=1.116 (м³)

- Объем сваи, погруженной в воду: V_св=0.3²∙1.2 х 2=0.216 (м3)

- Объем подколонника: V_п=0.9х1.2х1.2=1.3(м³)

- Грунта:V_гр.усл=V_усл-V_р-V_св – V_п =63.42 – 0.392 – 1.332 – 1.3 =60.4 (м³)

Нагрузки от собственного веса всех составных частей условного фундамента и от сооружения:

- Ростверка:Q_p= V_р∙γ_жб =0.392∙24=9.41 кН

-Подколонника: Q_п= V_п∙γ_жб =1.3∙24=31.2 кН

-Свай:Q_св= V_св∙γжб+V_св х γжб_взв=1.116х24+0.216х14=29.8 кН

-Грунта в объеме условного фундамента:G_гр,усл= V_гр.усл∙γ_ср=60.4х21.25=1283.5 кН

- Колонны: Q_п= V_п∙γ_жб =0.3∙24=7.2 кН

Среднее вертикальное давление Р под подошвой фундамента:

P=(1089,5 +9.41+31.2+1283.5+29.8+7.2)/6.04=405.73 кН

Расчетное сопротивление грунта под подошвой условного фундамента определяем по формуле:

где: γ_с1 и γ_с2 -коэффициенты условий работы грунтового основания и здания во взаимодействии с основанием.

Коэффициент γ_с1зависит от вида грунта, лежащего в основании здания. В нашем случае рабочий слой представлен песком крупным, γ_с1=1.4

Коэффициент γ_с2 зависит от вида грунтов, залегающих непосредственно под подошвой фундамента и от отношения длины здания или его отсека L к его высоте Н, а также от жесткости здания, γ_с2=1.0

k- коэффициент надежности, принимаемый равным 1,прочностные характеристики грунта(φ_II и С_II) определены по результатам непосредственных испытаний грунтов ;

M_γ, M_q, M_c - коэффициенты принимаемые по табл.4 СНиПа в зависимости от расчетного значения угла внутреннего трения грунта φ_II, находящегося непосредственно под подошвой фундамента, т.е. “рабочего слоя”

φ_II=34⁰M_γ=1.55, M_q=7.22;

k_z- коэффициент, принимаемый равным 1 при ширине фундамента b<10м.

b- ширина подошвы словного фундамента, м.

d - глубина заложения фундамента от уровня планировки срезкой или подсыпкой, м. В нашем случае d = 2.2 м.

γ'_II - осредненное (по слоям) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих выше отметки заложения подошвы фундамента :

где h₁ и h₂ - мощности вышележащих слоев.

γ_II –удельный вес грунта, залегающего ниже отметки подошвы фундамента:

С_II - расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего ниже под подошвой фундамента, кПа.

d₁- приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, м.

где:

h_s - толщина слоя грунта от отметки подошвы фундамента до отметки низа пола подвала, м.

h_cf- толщина конструкции пола подвала, м.

γ_cf - расчетное значение удельного веса материала конструкции пола подвала,22 кН/м3

d_b- глубина подвала - расстояние от уровня планировки до пола подвала.

P=405.73 ≤R= –условие выполняется